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LACCEI International Multi-Conference for Engineering, Education, and Technology: “Engineering Innovations for
Global Sustainability”, 20-22 July 2016, San José, Costa Rica. 1
Plataforma de Seguridad para el Desarrollo de
Actividades en el Sistema de Aprendizaje Virtu@L
UNEXPO
López Karem, Ing1, Morales Esther, PhD
1, Urdaneta Elizabeth, MSc
1, y Custodio Ángel, PhD
1
1Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Venezuela, [email protected]
Abstract– Este trabajo consiste en el desarrollo de una
plataforma de seguridad basada en protocolos diseñados para la
plataforma educativa Virtu@l UNEXPO. El diseño de la
metodología posee una estructura basada en tres etapas, las cuales
representan una serie de normas que se deben ejecutar con el
propósito de realizar una evaluación de forma segura. Como parte
de la primera etapa se realizó el diseño de un módulo innovador
hecho en programación PHP, desarrollado para cumplir con los
requerimientos principales de los usuarios de la plataforma virtual
de esta casa de estudios, cuya mayor problemática representa la
carencia de veracidad de la identidad del estudiante al momento de
ser evaluado. El estudio que se propone en este trabajo será
desarrollado como una investigación de tipo proyectiva y se
considera proyecto factible. De igual manera se realizó un análisis
lógico de la información recolectada particularmente mediante un
proceso inductivo. Luego de realizar los estudios y análisis
necesarios, se procedió a llevar a cabo las pruebas necesarias para
comprobar el correcto funcionamiento de los diseños
implementados haciendo uso del servicio de un hosting externo. Se
obtuvo un sistema que impide la existencia de dos usuarios
virtuales al mismo tiempo, la posibilidad de usurpación de
identidad, y la participación de un tercero para resolver la
asignación de un participante.
Keywords-- Plataforma de seguridad, protocolo, entorno
virtual de aprendizaje, virtual
I. INTRODUCCION
La Educación Virtual es una propuesta de enseñanza no
presencial a través de Internet accesible desde cualquier lugar
y a cualquier hora. Esta modalidad se orienta a la utilización
flexible de los recursos académicos en tiempo y espacio, y
ofrece al alumnado la posibilidad de administrar libremente su
horario de estudio.
Con el fin de desarrollar e implementar un sistema de
Gestión de Aprendizajes dedicado al proceso de formación en
Ingeniería, en la UNEXPO Puerto Ordaz se ha desarrollado y
puesto en ejecución el Proyecto Virtu@l UNEXPO [1], basada
sobre la plataforma Moodle, la cual es un sistema de gestión
de cursos, de distribución libre, que ayuda a los educadores a
crear comunidades de aprendizaje en línea.
Este trabajo se centra en los aspectos que conciernen a la
seguridad y a las prácticas en entornos de Gestión del
Aprendizaje.
Gil y otros [2] presentaron un sistema de verificación por
huella dactilar en exámenes en Moodle. Esta investigación
describe el método de combinar autenticación tradicional
(contraseña y usuario) con tecnología biométrica,
específicamente autenticación de huella dactilar. Este modelo
de autenticación es aplicada en educación a distancia, donde
los cursos son desarrollados en un LMS.
El trabajo presentado por González [3] describe el
desarrollo de soluciones cliente-servidor para la verificación
biométrica de identidad y monitorización en plataformas web.
El propone la aplicación de la Biometría en el ámbito del
aprendizaje electrónico para, por una parte, incrementar el
nivel de seguridad ofrecido por el mecanismo de control de
acceso de las plataformas LMS, y por otra parte, mejorar el
proceso de monitorización del comportamiento del estudiante
durante la sesión de aprendizaje.
Caraballo [4] expone la autenticación de estudiantes a
distancia. El recinto de Ponce de la Universidad
Interamericana de Puerto Rico ha implantado varios métodos
para asegurar el cumplimiento de las normas y procedimientos
requeridos por la institución y por las agencias que licencian o
acreditan la misma.
Romero [5] analiza la seguridad informática en las
plataformas Moodle en una investigación realizada en la
Universidad de Sevilla. Allí se explican diversos aspectos
para aumentar la seguridad de los ficheros que se integran a la
plataforma, de parte del docente y el alumno.
Actualmente Virtu@l UNEXPO opera bajo la plataforma
de Moodle, la cual no posee mecanismos de seguridad para
asegurar que el estudiante conectado sea quien dice ser, pues
para suplantarlo basta con solo conocer su nombre de usuario
y su clave.
Por tanto urge la necesidad de desarrollar un protocolo de
seguridad a nivel de hardware-software y procedimientos
adicionales que permitan determinar con cierto nivel de
aproximación quien es el usuario que desarrolla las actividades
asignadas por el facilitador del curso.
II. OBJETIVO
Desarrollar una plataforma de seguridad para el desarrollo
de actividades en el sistema de aprendizaje Virtu@l
UNEXPO.
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III. DISEÑO
A continuación se presentan los protocolos diseñados para
incrementar la seguridad en la realización de actividades
presenciales y a distancia de Virtu@l UNEXPO.
A. Requerimientos para el diseño del sistema
Siguiendo las especificaciones de la Unidad de Central de
Educación a Distancia para la elaboración de los sistemas de
seguridad para el acceso a las actividades realizadas en
Virtu@l UNEXPO, se realizó la selección de los componentes
o herramientas para el desarrollo e instalación de los módulos
del sistema de seguridad, tomando en cuenta los siguientes
lineamientos:
Conveniencia que tendría la herramienta como parte del
diseño a implementar.
La relatividad de uso de éste.
La facilidad de implementación de la herramienta
escogida.
En cuanto a los lenguajes de programación es
recomendable utilizar:
PhP5, en este caso se escogió php versión 5.3.8, la cual es
una versión estable y aceptada por moodle.
Java, para Aplicaciones Web; por lo cual es necesario
instalar la máquina virtual de java sun jav6.
JavaScript y Ajax para crear interactividad entre el usuario
y la página web; y por otro lado para realizar la
validación de los formularios.
Para el diseño de las páginas Web, se utilizó los
estándares W3C CSS y W3C XHTML.
En lo que respecta a la base de datos es conveniente
utilizar MySQL 5.0, ya que presenta: gran velocidad a la hora
de realizar sus operaciones, bajo consumo de recursos, los
objetos son relacionales, buenos aspectos de seguridad y
estabilidad. Por estas razones se escogió MySQL versión
5.5.16, la cual es compatible con PhP5, es una versión estable
y trabaja sin presentar ningún tipo de inconvenientes con la
plataforma moodle, en la cual está construida la universidad
virtual de la UNEXPO.
Tomando en cuenta lo anteriormente expuesto, se decidió
hacer uso del Editor de PHP y HTML Edit plus 3, ya que es
considerada una herramienta que permite la edición y creación
de archivos en PHP y HTML, lenguajes requeridos para el
desarrollo de los módulos que conforman el sistema de
seguridad a implementar.
De igual manera, se hizo uso del servidor web XAMPP
versión 1.8.2, el cual contiene las versiones de PHP y MySQL
requeridas.
B. Descripción del Diseño o Propuesta
La propuesta consiste en estandarizar y normalizar la
metodología que debe realizar un docente para la
implementación de evaluaciones tanto presenciales como a
distancia; de tal forma de garantizar que la persona que está
realizando la evaluación sea el estudiante que cursa la
asignatura.
El diseño de la metodología posee una estructura basada
en 3 etapas, la primera denominada sistema de seguridad para
detectar que el participante que realiza la práctica es el
estudiante de la asignatura. La segunda denominada protocolo
de seguridad en actividades presenciales; y la tercera
denominada protocolo de seguridad en actividades a distancia.
Cada etapa del diseño de la metodología representa una
serie de pasos o normas de seguridad que debe ejecutar el
docente con el propósito de realizar una evaluación de forma
segura.
El resultado de esta metodología está representado por un
manual de elaboración de evaluaciones tanto a distancia como
presencial, el cual tiene la función principal de guiar a los
profesores al momento de ejecutar una evaluación, de tal
forma que tenga la certeza de la autenticidad del usuario.
Adicionalmente esta guía contendrá todas las actividades y
procedimientos que debe realizar el administrador de Virtu@l
UNEXPO para la instalación y activación de los mecanismos
de seguridad en la plataforma de educación a distancia.
C. Estructura de la Propuesta
A continuación se explica a profundidad cada una de las
etapas de la metodología, haciendo énfasis en la función que
cumplen y la explicación del porque fueron seleccionados.
Etapa 1. Sistema de verificación de autenticidad del
estudiante.
El sistema debe hacer uso de las herramientas adecuadas de
tal manera que se disminuyan los riesgos de plagio de
identidad del estudiante a la hora de llevar a cabo una
actividad o evaluación. De igual manera, el sistema debe
brindarle al docente el conocimiento de la falta realizada por el
estudiante, permitiéndole tomar las acciones correspondientes
a su conveniencia.
Para realizar el sistema de verificación de autenticidad fue
necesario hacer un estudio sobre los plugin con los cuales
cuenta Moodle y seleccionar los más adecuados. La selección
de los plugin se realizó de acuerdo a la categoría a la cual
pertenece el plugin.
De igual manera, la selección se realizó mediante el uso de
matrices de evaluación en las cuales se tomaron en cuenta las
siguientes características:
La conveniencia en el uso de la herramienta como parte
del diseño a implementar.
La relatividad de uso de ésta. Si la herramienta elegida
funciona de manera efectiva de tal modo que ayude
para resolver el problema propuesto en este trabajo.
La facilidad de implementación de la herramienta
escogida.
Partiendo de estos criterios, los plugins más convenientes
son: OneLogin SAML SSO Authentication, LDAP Capture y
Unique Login.
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Cabe destacar que lo que se quiere es evitar que dos o más
estudiantes se encuentren conectados a la vez con una misma
cuenta de usuario y contraseña.
Para hacer uso de OneLogin SAML SSO Authentication,
cada usuario debe tener una cuenta activa en OneLogin.com,
dejando en sus manos la seguridad de la autenticación y no en
las manos de los administradores, lo que deja ésta
problemática prácticamente intacta, ya que la causa del
problema es precisamente que los usuarios comparten su clave.
Con LDAP Capture, se tendría que hacer un pequeño
software aparte que se encargue de almacenar la contraseña
capturada y que a su vez no permita que otra persona ingrese
al aula virtual con la misma contraseña.
Por otro lado, Unique Login hace el trabajo completo, sin
necesidad de hacer ajustes adicionales de ningún tipo,
haciéndolo el más conveniente para este trabajo. Su instalación
y uso es bastante sencilla.
Para el uso de video los plugins más convenientes son:
Video Consultation, BigBlueButton, PoodLL Recording y
Openmeetings.
Video Consultation y BigBlueButton son muy buenos y
recomendados, pero Openmeetings es la herramienta de video
conferencia más usada por usuarios de Moodle a nivel
mundial, lo que permite tener a la mano una buena cantidad de
apoyo para cualquier tipo de problema que pueda presentarse,
convirtiéndolo así en el plugin de video conferencia escogido
para este trabajo de investigación.
Se decidió hacer uso del plugin PoodLL Recording como
herramienta contra el plagio de identidad en los quizes de
Virtu@l UNEXPO.
Otros plugins convenientes son: Realtime Quiz,
Login/Logout y HTML de rol específico.
Realtime Quiz le permite al docente que realice una
evaluación de manera presencial tener el control de la
asistencia real de los alumnos que están siendo evaluados. Los
estudiantes deben responder un quiz rápido acerca de
preguntas triviales que solo una persona presente físicamente
en el aula puede responder, disminuyendo así las técnicas de
fraude disponibles para los estudiantes.
El plugin Login/Logout es una herramienta adecuada para
el desarrollo de actividades de manera presencial. Éste le
permite al docente tener una visual clara de si el usuario se
encuentra conectado o no; ya que este plugin tiene una
apariencia de buen tamaño donde se puede observar la foto de
perfil del usuario junto con su nombre completo. La
visualización se podrá realizar en el momento que el docente
realice una inspección alrededor del salón donde se esté
efectuando la actividad.
Con respecto al plugin HTML de rol específico, se puede
utilizar su contenido de programación para reforzar otra
herramienta dándole la característica de que ésta sola pueda
ser visible por los roles de usuarios que se desee.
Finalmente, se decidió hacer una mezcla de los plugins
Login/Logout, HTML de rol específico y del módulo existente
de Moodle Usuario conectado.
Se pretende que la unión de estos plugins dé como
resultado un módulo innovador que se comporte de la
siguiente manera:
Diseñado en forma de bloque, de manera que el docente
decida en que parte de su curso insertarlo (sino en todo
el curso).
El módulo no podrá ser visible por los estudiantes. Es un
recurso exclusivo para los docentes.
El módulo desplegará una lista de estudiantes conectados
junto con el tiempo de su última conexión.
Para lograr las características anteriores, se procede a
tomar partes de código necesarios de cada plugin involucrado
y modificarlos de manera que pasen a formar parte de un
código único. Esto se realizará haciendo uso del editor de PHP
y HTML Edit Plus 3. En la figura 1 se muestra el diagrama de
flujo del módulo a implementar.
Para verificar el correcto funcionamiento de este módulo se
procedió a probarlo primero en la plataforma Moodle instalada
en el servidor XAMPP de manera local.
Al observa un comportamiento satisfactorio de lo
implementado, se procedió a la instalación de la plataforma,
con el módulo antes probado incluido, en un hosting externo,
para poder examinarlo usando varios usuarios; ya que de modo
local hay un solo usuario conectado a la vez.
Fig. 1. Diagrama de flujo del Módulo de Seguridad para el Desarrollo
Actividades en Virtu@l UNEXPO.
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Etapa 2. Protocolo de Seguridad para Educación
Presencial
En el diagrama de flujo de la figura 2 se pueden observar
una serie de pasos a seguir por el administrador para aumentar
la seguridad en el desarrollo de actividades presenciales en
Virtu@l UNEXPO.
Fig. 2. Diagrama de flujo del protocolo para administradores en
actividades presenciales.
En el diagrama de flujo de la figura 3 se pueden observar
una serie de pasos que el docente debe seguir para aumentar la
seguridad en el desarrollo de actividades presenciales en
Virtu@l UNEXPO.
Fig. 3. Diagrama de flujo del protocolo para docentes en actividades
presenciales.
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Fig. 4. Diagrama de flujo del protocolo para estudiantes en actividades
presenciales.
En el diagrama de flujo de la figura 4 se pueden observar
una serie de pasos que el estudiante debe seguir para aumentar
la seguridad en el desarrollo de actividades presenciales en
Virtu@l UNEXPO.
Etapa 3. Protocolo de Seguridad para Educación a
Distancia.
En el diagrama de flujo de la figura 5 se pueden observar
una serie de pasos a seguir por el administrador para aumentar
la seguridad en el desarrollo de actividades a distancia
realizadas desde Virtu@l UNEXPO.
Fig. 5. Diagrama de flujo del protocolo para administradores en
actividades a distancia.
Entre las actividades disponibles en Moodle para
educación a distancia se tienen: foros, cuestionarios,
asignaciones y video conferencias.
Para la realización de foros y cuestionarios, los docentes
deben seguir los pasos descritos en el diagrama de flujo de la
figura 6 para aumentar la seguridad en estas actividades.
Se propone el uso de video conferencia solo para cursos
totalmente a distancia, como es el caso de cursos de postgrado
o doctorado en general, en el cual el docente distribuiría sus
horas para realizar discusiones “presenciales” haciendo uso de
Openmeetings con grupos pequeños a la vez.
Como contraparte, se propone el uso de la herramienta
PoodLL Recording como actividad complementaria, de tal
manera que el docente haga uso de esta como certificación de
que el alumno que se encuentra respondiendo la pregunta a
distancia sea el que se encuentra inscrito en el curso.
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Fig. 6. Diagrama de flujo para la realización de foros o cuestionarios de
manera segura.
Para llevar a cabo una actividad o evaluación mediante
video conferencia, se deben seguir los pasos descritos en el
diagrama de flujo de la figura 7.
Tomando en cuenta que Openmeetings consume mucho
ancho de banda, como parte del protocolo de seguridad se
propone que los docentes de educación a distancia hagan uso
de la herramienta de video conferencia en grupos de 3 a 4
alumnos a la vez, programando las evaluaciones
“presenciales” en varios horarios.
Fig. 7. Diagrama de flujo para la realización de video conferencias de
manera segura.
Los estudiantes de educación a distancia que van a ser
evaluados por medio de un foro o cuestionario, deben seguir
los siguientes pasos para aumentar la seguridad en el
desarrollo de actividades en Virtu@l UNEXPO:
Ingresar al aula virtual con su nombre de usuario y
contraseña, el día y a la hora en la cual el docente le notificó.
El estudiante hará uso de la herramienta PoodLL
Recording, en la cual debe responder la pregunta expuesta por
el docente por medio de una grabación de audio o video. Para
facilitar el uso de la herramienta se realizó un manual de uso
de PoodLL Recording.
Una vez culminada la evaluación pautada, el estudiante se
desconecta del aula virtual haciendo uso del módulo
Login/Logout o de manera tradicional.
Los estudiantes que serán evaluados por medio de una
videoconferencia, deben seguir los siguientes pasos:
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Ingresar al aula virtual con su nombre de usuario y
contraseña, el día y a la hora en la cual el docente le notificó.
Una vez dentro del aula, el alumno debe ubicar el ícono de
la actividad correspondiente, ya sea Openmeetings o PoodLL
Recording, y presionar sobre él.
Realizar las configuraciones de hardware necesarias para
hacer uso de la herramienta, como lo son la cámara y el
micrófono.
Una vez listas y comprobadas las configuraciones, el
estudiante debe esperar a que el docente le dé inicio a la
evaluación.
Una vez culminada la videoconferencia, el estudiante
procede a salir del aula virtual si así lo desea, haciendo uso del
módulo Login/Logout o de modo tradicional.
IV. RESULTADOS
Para el análisis del funcionamiento de las etapas del diseño
metodológico propuesto, se utilizó un computador con las
siguientes características:
Hardware:
Procesador Intel (R) Atom (TR) CPU N270 @1.60 GHz.
Memoria RAM: 0,99 GB.
Software:
Sistema operativo Windows XP Profesional.
Xampp 1.8.2
En el computador antes mencionado se instalaron y
configuraron las herramientas necesarias correspondientes a
cada etapa del diseño propuesto, y posteriormente se
realizaron las pruebas respectivas de funcionamiento de cada
módulo utilizado.
Etapa 1. Sistema de verificación de autenticidad del
estudiante.
Las pruebas realizadas en esta etapa consistieron en la
verificación del correcto funcionamiento de las herramientas
de software implementadas sin ningún tipo de errores en tres
(3) navegadores. Para esto se seleccionó Google Chrome,
Mozilla Firefox e Internet Explorer.
Como resultado se obtuvo que el plugin Unique Login
funciona sin problema en los tres (3) navegadores
seleccionados; de tal manera que, cuando dos usuarios se
encuentren conectados con el mismo nombre y contraseña,
Moodle se encargará de “echar” o desconectar al que ingresó
de último indicando que “Su sesión ha excedido el tiempo
límite”.
Como resultado del uso de la herramienta de video se
determinó que Openmeetings funciona sin problema alguno en
los tres (3) navegadores seleccionados, de tal manera cuando
los usuarios, tanto docentes o alumnos, hagan uso de la
herramienta podrán ver una imagen como la mostrada en la
figura 8.
Fig. 8. Ejecución de Openmeetings.
Como resultado se obtuvo que la herramienta PoodLL
Recording funciona sin problema alguno en los tres (3)
navegadores seleccionados, de forma cuando el estudiante
haga uso de la herramienta de video, podrá ver una imagen
como la mostrada en la figura 9.
Fig. 9. Ejecución de PoodLL Recording.
Como resultado se obtuvo que la herramienta
Login/Logout funciona sin problema alguno en los tres (3)
navegadores seleccionados. De igual forma sucede con la
herramienta Realtime Quiz. Lo que facilita que una vez
iniciado el quiz rápido, el estudiante puede observar en su
pantalla una imagen como la mostrada en la figura 10.
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Fig. 10. Realtime Quiz
Como resultado se obtuvo que el módulo innovador
implementado funciona sin problema alguno en los tres (3)
navegadores seleccionados.
Etapa 2. Ejecución del Protocolo de Seguridad para
Educación Presencial
Una vez comprobado el correcto funcionamiento de las
herramientas implementadas, se continuó con la verificación
del protocolo de seguridad para actividades presenciales. Para
ello se procedió a seguir los pasos expuestos en los diagramas
de flujo específicamente en la etapa 2 del diseño.
Como resultado se obtuvo que el protocolo de seguridad
para educación presencial diseñado funciona sin problema
alguno en los tres (3) navegadores seleccionados.
Etapa 3. Ejecución de Protocolo de Seguridad para
Educación a Distancia
Una vez comprobado el correcto funcionamiento de las
herramientas implementadas, se continuó con la verificación
del protocolo de seguridad para actividades a distancia. Para
ello se procedió a seguir los pasos expuestos en los diagramas
de flujo, específicamente en la etapa 3 del diseño.
Como resultado se obtuvo que el protocolo de seguridad
para educación presencial diseñado funciona sin problema
alguno en los tres (3) navegadores seleccionados.
V. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En base a los resultados obtenidos en las pruebas
realizadas a la plataforma de seguridad para el desarrollo de
actividades en Virtu@l UNEXPO, se pudo corroborar el
adecuado funcionamiento del mismo. De igual manera, se
pudo desarrollar una serie de pasos clasificados como
protocolos que cumplen con las necesidades de seguridad
presentes en los docentes que hacen uso del aula virtual de esta
casa de estudios.
Se pudo verificar el buen funcionamiento de los plugins o
módulos seleccionados, tanto de manera individual como
parte de los protocolos desarrollados.
Cabe destacar que los procesos de verificación de
funcionamiento de los protocolos expuestos en las etapas 2 y 3
del diseño, se realizaron tomando en cuenta los procesos de
verificación de las herramientas implementadas en la etapa 1.
De igual manera se comprobó que el navegador web más
recomendado es el de Mozilla Firefox; ya que fue el que
brindó mayor facilidad laboral al ser el navegador que trabaja
más rápido, lo cual es importante para las herramientas de
videoconferencia.
Se puede decir que las pruebas realizadas a la plataforma
de seguridad arrojaron resultados satisfactorios que
cumplieron los objetivos planteados en este trabajo de
investigación.
VI. CONCLUSIONES
Se estudiaron los aspectos vinculados con la seguridad en el
desarrollo de actividades que vienen implementadas dentro de
la versión de la plataforma Moodle utilizada, y se pudo
observar que estos no son suficientes para garantizarle al
docente la seguridad requerida a la hora de llevar a cabo una
evaluación, ya sea de manera presencial o a distancia.
Se pudo observar que otras plataformas educativas hacen
uso de diversas extensiones o plugins para ayudar a determinar
que el usuario conectado es el correcto a la hora de ejecutar
una actividad.
Se realizó un diseño basado en el desarrollo de un plugin
innovador y una metodología que incentiva el uso de otros ya
existentes, para así lograr un aumento en la garantía de que el
alumno adecuado es el que está realizando las actividades
asignadas.
Se implementó un protocolo en la cual se requiere el uso del
plugin innovador desarrollado, en conjunto con otros plugin ya
existentes. Con el propósito de monitorear estudiantes no
presenciales, y presenciales para así lograr incrementar la
seguridad en actividades a distancia y presenciales.
VII. REFERENCIAS
[1] M. Manzanilla, A. Custodio, (2011), Creación e
implementación de un entorno virtual de aprendizaje
desarrollado con una plataforma LMS (Learning
Management System) de Software Libre y gratuito
llamada MOODLE. Trabajo de Grado, UNEXPO, 2011.
[2] Gil, R., Castro, M., Díaz, G., Martín, S. & San Cristóbal,
E. (2012). Nuevo modelo de evaluación asistida por
ordenador en educación a distancia. Universidad
Nacional de Educación a Distancia, España.
[3] González, A. Biometría Aplicada a la Seguridad.
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Global Sustainability”, 20-22 July 2016, San José, Costa Rica. 9
Documento recuperado en: http://www.avid-
romangonzalez.com/Biometria_Aplicada_a_la_Segurida
d.pdf
[4] Caraballo, O. (2014). Autenticación estudiantes a
distancia: Rigor e integridad académica; la experiencia
de un campus académico. HETS Online Journal.
Recuperado de http://www.hets.org/journal/articles/85-
autenticacionestudiantes-a-distancia-rigor-e-integridad-
academica
[5] Romero, L. (2010). La seguridad informática en el trabajo
con la plataforma Moodle. Revista de Humanidades, 17
(2010), p. 169 - 190.